卷边槽形截面受弯构件畸变屈曲计算方法研究

采用能量法分析冷弯薄壁型钢卷边槽形开口截面受弯构件弹性畸变屈曲应力及其畸变屈曲稳定系数。通过与有限条法分析的畸变屈曲应力进行对比分析,表明建议的畸变屈曲应力计算公式具有较高的精度,通过简化计算得到畸变屈曲稳定系数计算公式及部分加劲板件的局部畸变屈曲统一计算公式;给出了卷边槽形截面受弯构件考虑畸变屈曲的稳定承载力计算方法。最后通过分析计算受弯构件试验的构件承载力并与试验结果进行对比,表明本文提出的计算方法是合理的,相对于现行GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》能更准确地计算受弯构件部分加劲板件屈曲稳定系数及卷边槽形截面构件的稳定承载力。     

焊接薄壁箱形构件设计方法研究

焊接薄壁箱形构件板件的宽厚比较大,受压板件出现局部屈曲,可以采用有效宽度的概念确定构件的正截面承载力。本文在参照国内外钢结构设计规范的基础上,根据板件的应力状态,提出焊接薄壁箱形构件有效截面的计算方法,同时考虑受压较小板件应力值较低对有效宽度的有利影响和有效截面形心与箱形构件形心之间的偏移量,给出构件在拉、压、双弯、双剪、扭作用下的构件承载力计算公式,供结构设计人员参考。     

边缘加劲板件有效宽厚比设计方法中的板组效应研究

本文根据能量原理,建立了边缘加劲板件的弹性屈曲理论和卷边槽形截面薄壁构件的板组相关屈曲理论。通过屈曲理论分析,得到了非均匀受压边缘加劲板件的屈曲系数及其反映板组效应的约束系数,并将其引入新修订的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018)的有效宽厚比设计方法中。本文介绍了50根冷弯薄壁型钢受压构件试验,并按修订后的规范方法进行了试件承载力计算,计算值与试验值比较,偏于安全。将考虑板组效应的有效宽厚比设计方法与国内外现行规范设计方法相比较,具有优越性。     

球头加劲铝合金轴压构件的局部稳定设计方法分析

工程中常采用对铝合金截面设置球头加劲肋的方法来提高受压构件的稳定性能,为了研究球头的设置对局部稳定承载力的影响,对包含球头的8个方管、10个十字形和13个工字形截面轴压柱模型进行了数值模拟,将得到的承载力与我国GB 50429—2007《铝合金结构设计规范》、欧洲规范EN 1999-1-1和美国铝合金设计手册中对含加劲肋的受压构件局部稳定承载力预测值进行比较,研究了各规范中设计方法的精度。结果表明,我国规范对于十字形截面构件的预测误差有随板件宽厚比增大而增大的趋势,对方管截面和工字形截面构件预测精度较高,误差在10%以内,由于存在一些构件预测偏于不安全的情况,建议采用我国规范方法计算中间加劲板件的稳定承载力时,引入一定的安全系数。设置球头加劲肋后,构件局部稳定承载力相比未设加劲肋的可提高10%～43%,因此可将板件制作得更薄,提高利用效率。     

π形截面轴心受压构件局部稳定试验研究

为研究π形截面轴心受压构件局部稳定性能,对9根Q345B焊接π形截面钢构件进行了轴心受压承载力试验。分析了构件局部屈曲模态随板件宽厚比的变化规律,通过试验及理论计算得到了π形截面翼缘与腹板嵌固系数取值,将试验结果与现行钢结构设计规范计算结果进行了对比分析。研究表明:对于π形截面构件,中间翼缘嵌固系数可取定值1.0,腹板嵌固系数可取1.20,外伸翼缘受腹板的嵌固作用大小与两者相对尺寸有关;ANSI/AISC 360-2010中对宽厚比超过限值的屈曲承载力计算方法对于π形截面构件偏于保守;采用EN 1993-1-5和GB 50017—2017局部屈曲后承载力计算式的计算结果与试验结果吻合较好,可以很好地预测π形截面构件局部屈曲后承载力。     

冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲控制研究

基于部分加劲板件的畸变屈曲和局部屈曲的稳定系数比较,提出了冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件畸变屈曲发生于局部屈曲之后或畸变屈曲不发生的临界控制条件;给出了通过构件畸变屈曲计算长度控制畸变屈曲的临界条件;提出一种控制畸变屈曲的构造措施,即在卷边间加设缀板,并通过已有试验对其有效性进行验证,同时推导了卷边间缀板的刚度需求。结果表明：通过构件截面尺寸控制畸变屈曲不发生或发生在局部屈曲之后,可以不考虑构件畸变屈曲的影响,简化冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力的计算;计算长度小于畸变屈曲半波长一半的构件不发生畸变屈曲;通过在卷边间加设缀板的构造措施能有效阻止部分加劲板件的转动,构件的畸变屈曲荷载和承载力都有很大的提高,缀板布置间距不同,构件承载力的提高幅度也不同,缀板间距越小,构件承载力提高幅度越大。算例分析表明,满足一定间距和刚度需求的缀板能够提高构件的畸变屈曲承载力或避免畸变屈曲的发生。     

关于幕墙用铝型材的有效截面计算

本文阐述了关于幕墙用铝型材在使用《铝合金结构设计规范》GB50249—2007进行计算时常遇见的如板件的选取,考虑加劲肋的作用及受压板件局部稳定系数等几个问题。     

不同截面形式冷弯薄壁槽钢构件轴心受压承载力研究

采用ABAQUS非线性有限元软件,对3种不同截面形新型截面卷边槽钢构件在轴心受压状态下的承载力进行了分析。研究了卷边槽钢轴心受压构件的屈曲模态和极限承载力等性能。结果表明:加劲形式和卷边形式是影响试件轴心受压承载力和屈曲模式的重要因素;与无加劲形式相比,采用腹板和翼缘板件中间V形加劲有效减小了板件宽厚比,试件轴心受压承载力提高了20.51%~56.38%。     

高强冷弯薄壁型钢抱合箱形截面受压构件承载力试验研究

由两个槽形截面构成的抱合箱形截面在超薄壁冷弯型钢结构中应用广泛,但关于其承载力的计算只是将单个构件的承载力简单地数学叠加,并没有相应公式来考虑单个槽形截面构件之间的相互加强。对40根高强冷弯薄壁型钢抱合箱形截面受压构件进行试验研究,考察其受力特性及破坏特征,包括轴压构件21个,绕弱轴偏心和绕强轴偏心构件共19个。试验研究结果表明:抱合箱形截面构件由于两个槽形截面试件的相互约束作用,实测承载力比按单根构件计算承载力叠加结果提高10%～20%左右。最后,在试验和理论分析的基础上,针对高强冷弯薄壁型钢抱合箱形截面受压构件极限承载力提出了一种建议计算方法,依照建议计算方法所得结果与试验结果吻合较好,且偏于安全,可供实际设计参考。     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

矩形钢管混凝土的局部屈曲性能研究

本文用能量法对刚性基底矩形钢板的屈曲性能进行了理论分析研究,利用满足边界条件的屈曲位移函数得到屈曲系数的计算公式,然后进一步用于矩形钢管混凝土轴心受压局部屈曲问题的分析和计算,得到矩形钢管混凝土屈曲系数计算公式,最后根据修正的温特(G.Winter)公式,推导矩形钢管混凝土全截面有效的宽厚比限值及其局部屈曲强度计算公式,计算结果与试验结果进行了比较,吻合较好。本文的研究成果可为相关研究提供参考。     

Beulverhalten gedrückter Kastenprofile mit verschiedenen Steifen

Local buckling behaviors of box section with various stiffeners subjected to compressive load. An analytical procedure for the elastic local buckling problems of box‐section with open, closed and L‐type stiffeners by the extended matrix method is presented. An exact solution can be obtained by treating the compressive box‐section with stiffeners as the branching panels in the transfer matrix method. The results are given as two local buckling behaviors. The first local buckling behavior is the local buckling shape to become a joint at the position of the each stiffener, and the second local buckling behavior is the local buckling shape of individual plate to compose box‐section.     

焊接箱形截面短柱稳定承载力及设计方法

现行GB 50017-2003《钢结构设计规范》对焊接箱形截面构件在考虑壁板局部失稳后的稳定极限承载力计算未建立成熟的设计理论.采用板壳单元,精确地模拟了箱形截面短柱的壁板局部失稳及其相互作用,在大挠度、弹塑性范围内对箱形截面的稳定极限承载性能进行研究.在大量数值分析的基础上,分别归纳总结箱形截面短柱在承受轴向压力、纯...     

不同斜卷边檩条的局部屈曲和畸变屈曲

利用Hancock的简化模型分析了卷边槽形、卷边Z形檩条的畸变屈曲,用有限元方法计算了卷边槽形、卷边Z形檩条的畸变屈曲荷载以及翼缘局部屈曲系数,研究了卷边角度对畸变屈曲荷载的影响,提出斜卷边加劲板的屈曲系数取值以及屈曲系数关于卷边角度变化的公式。经对比验证,在卷边角度40°～90°的范围内,误差在2%以内。可供实际设计参考。     

新型冷弯箱形组合截面受弯构件力学性能研究

冷弯薄壁双轴对称箱形截面具有形心、弯心重合的特点,与单轴对称开口截面相比具有抗弯、扭刚度大的优点。基于箱形截面的以上特点,应用冷弯∑形构件两两电弧点焊连接,形成两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面。采用非线性有限元的分析方法,通过对两种新型截面与相同参数的单肢∑形构件的细致比较分析,以及单一参数变化条件下新型截面构件的屈曲模式、变形过程、弯矩-曲率关系等方面的分析,全面研究两种新型截面受弯构件的静力学性能。研究表明:两种新型截面构件与其单肢∑形构件相比,具有抗弯承载力明显提高,构件不会出现畸变屈曲、局部变形小等性能优势,可以深入研究并合理推广使用。     

受压波纹板组局部相关屈曲特性研究

拱型波纹钢屋盖结构是一种典型的冷弯薄壁结构,其波纹截面板组的宽厚比远远超过有关规范宽厚比限值的上限要求,结构的极限承载能力既取决于其整体稳定承载能力也取决于其局部相关屈曲承载能力。本文根据拱型波纹钢屋盖结构的成型特点和受力特性,建立了波纹槽形截面板组局部相关屈曲分析的有限元模型,对不同宽厚比的受压波纹槽形截面板组的局部相关屈曲特性进行了理论计算,并与同形状同尺寸平板槽形截面板组的屈曲特性进行了比较分析。研究结果表明,如同平板板组一样,波纹板组也可能发生局部相关屈曲,但其板组屈曲半波长要受制于小波纹的几何尺寸,即屈曲半波应位于波形构造的波节点之间或波峰、波谷之间,而平板槽形截面板组的屈曲波长则可以自由调节,这点与平板板组的屈曲特性存在明显的差异。并且波纹的存在对板组屈曲性能有显著提高。理论研究与相应的试验研究符合很好。     

焊接箱形截面稳定承载力的直接强度设计法

现行GB 50017—2003《钢结构设计规范》对焊接箱形截面构件在考虑壁板局部失稳后的稳定极限承载力的设计规定还相当粗糙,按腹板高度边缘范围内两侧宽度各为20tw计算有效面积,未能与构件整体稳定性建立有效的联系。采用板壳单元,精确地模拟了箱形截面构件的壁板局部失稳及其相互作用,在大挠度、弹塑性范围内对箱形截面的稳定极限承载性能进行了研究。在大量数值分析的基础上,分别归纳总结了箱形截面构件在承受轴向压力、纯弯曲以及弯矩与轴力共同作用下的稳定极限承载力简化计算公式,对箱形截面构件稳定承载力计算及设计有参考价值。这种把构件稳定承载力设计与构件几何尺寸建立直接关系的直接强度设计法,会改进采用有效宽度法产生的误差,可以为薄壁结构相关技术规程修订时参考。     

受弯的冷弯卷边槽钢畸变屈曲强度和其相关屈曲承载力

受弯的冷弯薄壁卷边槽钢基本上有板件局部屈曲,截面畸变屈曲和构件弯扭屈曲三种屈曲模式,随后有它们之间的相关屈曲。由于畸变屈曲模式对缺陷的敏感度高,因此其屈曲后强度提高的幅度远低于局部屈曲模式。但是与局部屈曲模式相比,畸变屈曲模式抵抗破坏的能力却很强。可以用有限单元法计算受弯卷边槽钢截面的畸变屈曲强度。本文介绍了澳大利亚-新西兰标准AS/NZS4600-2005,用手算法计算受弯卷边槽钢截面的弹性畸变屈曲应力,並用直接强度法计算其相关的屈曲承载力。     

C型钢板剪力墙截面特性分析

C型钢板剪力墙以其独特的构造,能较好地适应高层建筑的功能和结构受力要求.对其特殊截面的剪切中心进行理论分析,采用近似法和精确法两种方式加以阐述;对多块钢板组成的构件的板件局部稳定性能进行有限元分析,分析结果与四边简支板件的临界值相符,可确定板组约束系数.通过有限元分析板件的局部屈曲,可更清楚地认识板件的屈曲特性.